火星样本返回面临危险?观看第94期《你怎么知道?》

Is Mars Sample Return in Jeopardy? Watch the 94th 'How Do You KNOW?'
丹尼尔·巴斯博士

丹尼尔·巴斯博士(Doc Barth)将于6月3日下午4:00在中央广播电视总台主持第94期“你如何知道?”节目,探讨火星样本返回计划面临的问题:成本飙升数十亿美元,且延误令人难以接受。NASA应该取消这个迄今为止一直很成功的项目吗?还是应该不计成本地继续推进?

自1972年以来,人类探测器从未超越近地轨道。虽然从首次载人登月到将大型航天器送上火星表面仅用了七年时间,但其间的五十年里,却从未出现过超越地球轨道的载人航天任务。

由于载人火星登陆还需要“三十年的时间”,机器人样本返回任务似乎是答案。

自20世纪70年代中期海盗号着陆器任务以来,关于火星上是否存在生命的可能性的疑问就从未消散。1976年,吉尔伯特·莱文和帕特里夏·斯特拉特设计的“标记释放”实验发现了火星上存在微生物生命的证据——但该结果随后被美国宇航局驳回。

新闻报道:

  • 准备好使用卫星移动电话服务了吗?
    • 美国联邦通信委员会 (FCC) 一致批准了所谓的太空补充电话覆盖的监管框架。
    • 新框架将允许卫星使用现有地面运营商的无线电信号,以便在超出传统蜂窝覆盖范围时保持客户端连接
    • Lynk Global、AST SpaceMobile 和 Space X 的 Starlink 服务等公司已经在制定计划和技术
  • 暗物质会影响银河系螺旋吗?
    • 智利的维拉·C·鲁宾天文台计划研究从矮星系中剥离的恒星流,以试图探测暗物质的影响。
    • 据预测,暗物质(如果存在)会拉伸并改变这些气体和恒星流的形状。天文台指出,这些结构将有助于限制构成暗物质的粒子类型。
  • FCC 将要求航天器获得再入许可证
    • 任何可能重返地球大气层的航天器现在都必须在发射前获得再入许可证。此举旨在保护地面人员和财产安全,并迫使发射公司做好再入计划。
  • 波音公司制造新型太空服
    • 这套专为波音星际客机(Boeing Starliner)研发的宇航服被称为“波音蓝”(Boeing Blue) ,连同所有配件,每套重量仅为9公斤(20磅)。相比于从阿波罗到航天飞机的每套超过180磅的旧宇航服,这些宇航服要轻得多,也舒适得多。
波音蓝色太空服

目前尚不清楚波音工程师是否从乔治·帕尔 1950 年的电影《登陆月球》中汲取了灵感,但我们认为新设计非常棒!

《登陆月球》(1950年)——电影中的硬币

很快您附近的商店就会有这款惊艳设计的最新仿制品推出!

火星样本带回困难

一、载人探索已被放弃

  • 自1972年以来,人类探测器从未超越近地轨道。尽管从首次载人登月到将大型航天器送上火星表面仅用了7年时间,但其间的50年间,却从未出现过超越地球轨道的载人航天任务。
  • 由于载人火星登陆仍需“三十年”的时间,机器人样本返回任务似乎是答案。
  • 自20世纪70年代中期海盗号着陆器发射以来,关于火星上可能存在生命的问题就从未消散。1976年,吉尔伯特·莱文和帕特里夏·斯特拉特设计的“标记释放”实验发现了火星上存在微生物生命的证据,但该结果随后被美国宇航局驳回。

II:对LR数据的反对意见

  • 维京号上的其他实验无法证实结果
    • 研究发现,LR 实验在检测土壤微生物活性方面比其他 Viking 实验至少灵敏 10,000 倍
  • 火星没有水
    • 后续研究表明,火星地下既有大量冰,也有大量地下水。液态水偶尔也会在南坡的季节性沟壑中流动。
  • 火星土壤受到高氯酸盐污染
    • 干旱地区土壤中的微生物可以消除低浓度的高氯酸盐

三、用数据解决争议

  • 关于火星生命存在的争议由来已久,而且错综复杂,每种观点都有支持者(和反对者)
  • 科学争议从来都不是靠争论来解决的,只有通过从结论性实验中发现确凿数据才能解决——但我们的数据是在火星上。
  • 有两种选择:
    • 派人前往火星进行现场科学研究
    • 收集火星样本并返回地球进行研究

IV:样本采集任务

  • 毅力号火星车负责此次任务的样本收集,该火星车最多可收集43个样本,其中包括5个见证管
    • 样品管用于火星探测车收集物质。样品管是空的,之后会进行污染物检测。
    • 收集到的管子被存放在探测车上,直到团队决定将它们放在何处以便稍后收集
  • 样本收集完成后,团队会将其存放在收集点或样本储藏站
  • 后续任务——原计划于 2027 年进行——将飞往火星,收集样本并返回地球

V:退回样品“太贵”

  • “底线是,110亿美元太贵了,而且要到2040年才能带回样本,这时间太长了,让人无法接受。”——美国宇航局局长比尔·尼尔森
    • NASA 担心“蚕食其他项目”来支付 MSR 费用
  • MSR 的 110 亿美元造价是由独立审查委员会计算得出的“上限估计”。NASA 最初的预算估计为 25 亿至 30 亿美元。
  • 不支持火星样本返回(MSR)项目的预算决定导致大量 MSR 员工被解雇
  • 中国一家报纸的头条新闻称:“中国火星采样返回任务进展顺利,而美国宇航局却面临进度落后的问题。”
    • 美国宇航局在阿尔忒弥斯月球计划上投入了超过 1000 亿美元
    • 预计载人登陆火星的成本将比采样返回任务预算的 110 亿美元高出 50 倍以上

六:为什么 MSR 对于载人着陆至关重要

  • MSR 拥有许多技术成就,为载人火星探测奠定了基础
  • 火星大气进入、下降和着陆已经完成 - 但着陆和返回太空的行动规模更大、更复杂
    • NASA将无法使用“天空起重机”执行火星探测任务或载人登陆任务。“天空起重机”在放下火星探测车后会飞走并坠毁,火星探测任务和载人登陆任务必须软着陆在一个可以作为发射场的区域。
    • 至今还没有火星探测飞行器着陆后返回太空
  • 火星出发:上升、会合、对接和返回地球都是全新的活动——以前从未在机器人任务中尝试过。
    • 美国宇航局最接近此类任务的一次是 Osiris REX 向小行星 Bennu 采集样本的任务。
    • 贝努的任务比较容易,因为那里没有明显的重力或大气。
  • NASA 目前正在为 MSR 寻找新的创意,请求私营企业帮助想出更便宜的将样本带回地球的方法

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